通過「浸入式旋轉噴射紡絲」生產的明膠纖維是人造肉的生長基礎
實驗室種植或養殖的肉類可以徹底改變食品生產，為大規模肉類生產提供更綠色，更可持續，更符合道德的替代方案。但是，將實驗室種植的肉類從培養皿中轉移到餐盤上需要解決幾個主要問題，包括如何製作大量肉類以及如何使其感覺和味道更像真肉。
現在，哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院的研究人員已經成功在可食用的明膠材料上培養出了兔和牛的肌肉細胞，它們與肉有著近似的質地和稠度，從而證明了最終的現實肉製品可能無需飼養和宰殺動物。
該研究發表在《食品自然科學》上。
生物工程與應用物理教授，該研究的高級作者基特·帕克（Kit Parker）說：「廚師在材料科學方面的專業知識令人印象深刻。與他們討論之後，我開始思考我們是否可以將我們對再生醫學所知的全部知識應用於合成食品的設計。畢竟，我們所學到的有關為再生醫學構建器官和組織的一切知識都適用於食品：健康細胞和健康的食材是構建人造肉的基礎，這是我們將工程設計和可擴展製造引入食品創造的第一項努力。」
明膠纖維（頂部）和天然兔骨骼肌（底部）的微觀比較，纖維直徑和質地相似
動物肉主要由骨骼肌和脂肪組織組成，骨骼肌長而細，就像在牛排上或在切碎豬肉或雞肉時所見的那樣，培養這些纖維是肉類生物工程中的最大挑戰之一。
該研究的第一作者，生物啟發工程研究所的博士後研究員盧克·麥克昆（Luke Macqueen）說：「肌肉細胞是粘附細胞類型，這意味著它們在生長時需要緊緊抓住。要生長類似肉類的肌肉組織，我們需要找到一種可食用的'支架'材料，並使肌肉細胞以3-D方式附著並生長。我們需要找到一種有效的方法來生產大量這些支架以證明其在食品生產中的潛在用途。」
為了克服這些挑戰，研究人員使用了由帕克教授及其疾病生物物理學小組開發的浸入式旋轉噴射紡絲（iRJS）技術，該技術利用離心力使特定形狀和尺寸的長納米纖維紡絲。該小組將食品安全明膠纖維紡絲構建為生長細胞的基礎。纖維模仿天然肌肉組織的細胞外基質，將組織粘合在一起並有助於其質地的膠。
該研究小組在纖維上植入了兔和牛的肌肉細胞，這些細胞錨固在明膠上，並長成細長的結構，類似於真實的肉。研究人員使用機械測試將實驗室種植的肉與真實的兔子，培根，牛裡脊肉，熏火腿和其他肉類產品的質地進行了比較。
麥克昆說：「當我們分析微觀結構和質地時，我們發現，儘管養殖產品和天然產品具有相似的質地，但天然肉中含有更多的肌纖維，這意味著它們更成熟。體外肌肉和脂肪細胞的成熟仍然是一個很大的挑戰，將需要結合先進的幹細胞來源，無血清培養基配方，可食用的支架（例如我們的明膠材料）以及生物反應器培養方法的進步來克服。」
將浸沒式旋轉噴射紡絲生產的明膠纖維剝離，這些纖維模仿長而細的肌肉纖維
不過，這項研究表明，完全可以在實驗室種植肉類。麥克昆說：「我們的方法總是在改進，我們有明確的目標，因為我們的設計規則是基於天然肉類。最終，我們認為可以設計具有一定質地，口味和營養成分的肉類，就像釀造酒類一樣。」
帕克說：「我們近期研究目標是營養含量，口味，質地和可負擔的價格。長期目標是減少食品的環境足跡。」
New Harvest農業研究機構的主任凱特·克魯格（Kate Krueger）說：「培養人造肉涉及許多技術挑戰，包括能夠成功支持細胞的支架材料的配製，以及適合於大規模消費的適於培養的細胞系的開發。這項研究的科學家們開發了人造肉的基礎材料，這些材料在該領域顯示出巨大的希望。」